萬倫來, 曹甜甜

(合肥工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院,安徽 合肥 230601)

0 引 言

目前,我國共有煤炭資源型城市63座,占全國資源型城市總量的53%,以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)以及粗放型的經(jīng)濟增長方式,使得煤炭資源型城市在推進工業(yè)化的過程中引起的環(huán)境問題成為制約其工業(yè)化發(fā)展的重要因素。因此,厘清煤炭資源型城市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系的影響因素,尋找促進兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的路徑,是煤炭資源型城市為實現(xiàn)進一步發(fā)展而亟待解決的重大問題。

國內(nèi)外有關(guān)工業(yè)化對生態(tài)環(huán)境影響的研究成果較為豐富。國外學(xué)者主要是應(yīng)用環(huán)境庫茲涅茨曲線、“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”框架,揭示人類活動、工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系:文獻[1]基于142個國家1971-2007年二氧化碳的排放數(shù)據(jù),證明二氧化碳的排放符合EKC曲線特征,表明工業(yè)化對環(huán)境的破壞只是暫時經(jīng)歷的一個時期;文獻[2]將PSR模型用來研究新西蘭的環(huán)境狀況。國內(nèi)學(xué)者對工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系的探究主要包含EKC假說驗證、協(xié)調(diào)度研究:文獻[3]基于對中國工業(yè)經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中存在的問題,運用庫茲涅茨曲線模型對我國工業(yè)經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展做出評價;文獻[4]發(fā)現(xiàn)1986-2010年我國工業(yè)發(fā)展與環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系大致呈“S”型趨勢,由此證明中國工業(yè)環(huán)境污染狀況正逐步改善;文獻[5]以中國、日本等8個國家為例,運用修正后的協(xié)調(diào)度模型,研究分析其經(jīng)濟社會與能源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展特征,為其他國家未來工業(yè)化進程中實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論支撐。

“脫鉤”(decoupling)一詞來源于物理學(xué)領(lǐng)域,與“耦合”(coupling)相對,其本質(zhì)是指具有響應(yīng)關(guān)系的2個或以上變量之間相互關(guān)系的消亡。Tapio定義了脫鉤、耦合和負(fù)脫鉤的區(qū)別,并對歐盟15國1970-2001年間交通量、二氧化碳排放量與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤問題進行了研究[6];文獻[7]運用脫鉤分析方法研究巴西的經(jīng)濟與二氧化碳排放的關(guān)系,表明碳強度與能源結(jié)構(gòu)是減排最關(guān)鍵的因素;文獻[8]通過脫鉤理論研究中國東部地區(qū)10個省份1979-2014年能源消耗與經(jīng)濟增長的脫鉤狀態(tài);文獻[9]選取北京、天津等低碳試點城市,通過脫鉤模型分析其“十五”至“十二五”期間經(jīng)濟規(guī)模與碳排放的脫鉤狀態(tài),結(jié)果表明,除北京、青島在“十二五”期間為強脫鉤狀態(tài),其余均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)。還有學(xué)者將脫鉤分析應(yīng)用到耕地領(lǐng)域,研究耕地占用與經(jīng)濟增長的脫鉤性。文獻[10]研究表明河北省1990-2007年建設(shè)占用耕地與非農(nóng)GDP之間呈現(xiàn)脫鉤-復(fù)鉤-脫鉤-復(fù)鉤-脫鉤的M型曲線;文獻[11]研究表明武漢市的耕地占用與非農(nóng)GDP在1992-2013年間呈現(xiàn)脫鉤-連接-復(fù)鉤-脫鉤-連接的倒U型曲線。就脫鉤的測度方法來看,目前使用較多的主要有脫鉤指數(shù)法、IPAT方程法、Tapio彈性分析法。

綜上可見,有關(guān)工業(yè)化整體水平與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究較少,而具體到煤炭資源型城市工業(yè)化對生態(tài)環(huán)境的影響更是少有探討,并且大多數(shù)學(xué)者所使用的EKC假說驗證以及協(xié)調(diào)度研究等,難以有效判斷工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系所處的階段,而脫鉤模型的使用能對此進行彌補。在脫鉤的測度方法選擇上,脫鉤指數(shù)法對數(shù)據(jù)要求較為寬松,但結(jié)果容易受到基期選擇的影響,準(zhǔn)確度不足,IPAT方程法主要應(yīng)用于對碳排放或能源消耗因素的分解研究,而Tapio彈性分析法既避免了脫鉤指數(shù)法的準(zhǔn)確度問題又滿足特定變量的分析需求。因此,本文以我國典型煤炭資源型城市淮南市為研究對象,基于Tapio彈性分析法構(gòu)建淮南市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤模型,判斷其工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)并對影響兩者脫鉤性的因素進行探討分析。

1 研究方法

1.1 工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的綜合評價

1.1.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

經(jīng)典工業(yè)化理論認(rèn)為,工業(yè)化指一個國家或地區(qū)的人均收入和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)隨著工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生不斷變化的過程,在這個過程中,人均收入不斷增加、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步升級、制造業(yè)所占國民收入的比例逐步提高、制造業(yè)部門的就業(yè)人口不斷增加、人口城市化率不斷提高。環(huán)境庫茲涅茨曲線通常用經(jīng)濟活動中排放的各類廢棄物來研究城市環(huán)境壓力,主要包括工業(yè)“三廢”等的排放量。結(jié)合煤炭資源型城市工業(yè)化對生態(tài)環(huán)境影響的實際情況,參考學(xué)界已有對工業(yè)化和生態(tài)環(huán)境的研究[12-14],本文從經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、就業(yè)結(jié)構(gòu)5個層次分別選擇人均GDP、非農(nóng)產(chǎn)值占GDP比重、工業(yè)增加值占總商品生產(chǎn)部門增加值比重、人口城市化率、非農(nóng)就業(yè)人數(shù)占比5項指標(biāo)來測度工業(yè)化綜合水平,選取工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢固產(chǎn)生量、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙(粉)塵排放量測度環(huán)境壓力,見表1所列。

表1 工業(yè)化與環(huán)境壓力評價指標(biāo)

1.1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本文以典型煤炭資源型城市淮南市為研究對象,淮南市位于安徽省中北部,東經(jīng)116°21′5″～117°12′30″,北緯31°54′8″～33°00′26″之間。

2017年淮南市原煤產(chǎn)量為7 396×104t,地區(qū)生產(chǎn)總值達1 060.18億元,其中工業(yè)增加值428.48億元,采掘業(yè)就業(yè)人數(shù)達7.7萬人,占第二產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)的10.74%,是中國億噸煤基地、華東火電基地和煤化工基地的“三大基地”。

本文研究時間跨度為1990-2017年,數(shù)據(jù)來源于《安徽統(tǒng)計年鑒1991-2018》以及《中國城市統(tǒng)計年鑒》《淮南統(tǒng)計年鑒》。文中采用多重插補法對個別年份的缺失數(shù)據(jù)進行補齊;以1990年為不變價格,對含有價格因素的經(jīng)濟指標(biāo)以居民消費價格指數(shù)進行平減;由于壽縣在2016年從六安市劃入淮南市,且壽縣無煤炭資源,故本研究區(qū)范圍不包括壽縣。

1.1.3 指標(biāo)權(quán)重計算

權(quán)重的大小反映了評價指標(biāo)的相對重要程度,為盡量避免主觀因素對各指標(biāo)相對重要程度的影響,本文采用熵值法客觀計算各指標(biāo)權(quán)重。

(1) 為消除各指標(biāo)在量綱、數(shù)量級上的影響,采用極差標(biāo)準(zhǔn)化,對工業(yè)化與環(huán)境壓力原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理,由于本文所選指標(biāo)均為正指標(biāo),僅考慮指標(biāo)呈正效應(yīng)時的標(biāo)準(zhǔn)化處理,即

(1)

其中:Xij為原始數(shù)據(jù),代表第i個評價對象的第j項指標(biāo);Yij為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值,0≤Yij≤1。

(2) 對無量綱化后的數(shù)據(jù)進行歸一化處理,得到評價指標(biāo)的比重Pij,即

(2)

其中,m為指標(biāo)個數(shù)。

(3) 計算評價指標(biāo)的熵值。計算公式為:

(3)

其中,k為調(diào)節(jié)系數(shù),取值為 1/lnm。

(4) 計算各指標(biāo)的權(quán)重Wj。計算公式為:

(4)

按照上述步驟分別對工業(yè)化和環(huán)境壓力指標(biāo)進行權(quán)重賦值,得到各指標(biāo)權(quán)重Wj。

1.1.4 綜合評價

Yij與權(quán)重值Wj相乘累加,可以得到淮南市1990-2017年工業(yè)化水平綜合評價指數(shù)IDI和環(huán)境壓力綜合評價指數(shù)EPI。

1.2 脫鉤模型

基于脫鉤理論,參考Tapio彈性分析法,構(gòu)建淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力脫鉤指數(shù)計算模型,即

(5)

其中:e為脫鉤彈性系數(shù),表示t時期環(huán)境壓力與工業(yè)化的脫鉤指數(shù);ΔEPIt為環(huán)境壓力變化率;ΔIDIt為工業(yè)化水平變化率。

為避免過分解讀彈性值的細(xì)微變化,根據(jù)Tapio彈性脫鉤模型劃分標(biāo)準(zhǔn),得出工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境壓力脫鉤程度衡量標(biāo)準(zhǔn),見表2所列。

表2 工業(yè)化與環(huán)境壓力脫鉤程度衡量標(biāo)準(zhǔn)

1.3 Granger因果關(guān)系檢驗

在工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系方面,最理想的狀態(tài)是工業(yè)發(fā)展的同時,對環(huán)境的壓力減小,環(huán)境質(zhì)量改善,即工業(yè)化與環(huán)境壓力之間實現(xiàn)強脫鉤。然而關(guān)鍵的問題是在推進工業(yè)化的進程中,如何減少對環(huán)境的污染與破壞,這就需要研究工業(yè)化進程中哪些因素的改變會對環(huán)境產(chǎn)生影響,找到實現(xiàn)脫鉤的途徑。本文針對煤炭資源型城市淮南市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤變化過程,運用Granger因果關(guān)系檢驗體現(xiàn)工業(yè)化本質(zhì)的各指標(biāo)與環(huán)境壓力是否構(gòu)成因果關(guān)系。

2 實證結(jié)果及分析

2.1 淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力的演變特征

淮南市1990-2017年間工業(yè)化綜合指數(shù)與環(huán)境壓力綜合指數(shù)計算結(jié)果見表3所列,工業(yè)化與環(huán)境壓力隨時間變化趨勢如圖1所示。

從整體上來看,淮南市在1990-2017年間工業(yè)化綜合指數(shù)呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的增長趨勢,從1990年的14.33%增長到2017年的91.27%,在2000年前發(fā)展較為緩慢,2002-2012年工業(yè)化綜合指數(shù)增長非常明顯,處于工業(yè)化快速發(fā)展的階段。這個時期是煤炭行業(yè)的黃金時期,煤炭資源型城市大力開采煤炭,工業(yè)經(jīng)濟也因為煤炭行業(yè)的興起而繁榮。2013年開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,工業(yè)化綜合指數(shù)增長放緩,2014年淮南市成為安徽省16個地市中唯一一個GDP負(fù)增長的城市,原因主要有2個方面,一方面受煤炭產(chǎn)能過剩的影響,另一方面受宏觀經(jīng)濟增速放緩的影響,電力、建材、化工等下游行業(yè)的煤炭需求持續(xù)減少,煤炭產(chǎn)業(yè)供給大于需求,煤炭行業(yè)開始下滑,工業(yè)發(fā)展高度依賴煤產(chǎn)業(yè)的淮南經(jīng)濟受到較大沖擊。面對經(jīng)濟下行的壓力,淮南市開始依托重大產(chǎn)業(yè)項目推進工業(yè)轉(zhuǎn)型,壯大非煤產(chǎn)業(yè)集群,力爭扭轉(zhuǎn)煤炭行業(yè)不景氣帶來的經(jīng)濟下滑,2015年后淮南市工業(yè)經(jīng)濟逐漸恢復(fù)增長勢頭。

表3 淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力綜合指數(shù) %

圖1 淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力隨時間變化趨勢

淮南市環(huán)境壓力綜合指數(shù)隨時間變化表現(xiàn)出階段性特征,在2005年之前,環(huán)境壓力雖有波動,但整體呈現(xiàn)下降態(tài)勢。2005年后,環(huán)境壓力呈現(xiàn)倒“U”型發(fā)展趨勢,2007年環(huán)境壓力急劇增長后一直保持較高數(shù)值,2015年開始逐漸下降。究其原因,在煤炭行業(yè)的黃金十年,淮南市依靠煤炭產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展經(jīng)濟,然而煤炭的開采、深加工等過程,產(chǎn)生了大量的煤矸石、粉煤灰等固體廢渣以及二氧化硫、工業(yè)煙塵(粉塵)等煤煙顆粒物,導(dǎo)致環(huán)境壓力急劇增大,2015年后工業(yè)“三廢”的排放量逐漸減少,環(huán)境壓力隨之下降。

2.2 工業(yè)化與環(huán)境壓力脫鉤狀態(tài)判斷

根據(jù)(5)式,計算淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力的脫鉤指數(shù),結(jié)合表2,得出脫鉤狀態(tài),結(jié)果見表4所列。

表4 淮南市工業(yè)化與環(huán)境壓力脫鉤狀態(tài)

從表4可以看出,1990-2017年間,淮南市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境經(jīng)歷了由脫鉤到負(fù)脫鉤再到脫鉤的狀態(tài),其中有16個時期處于脫鉤狀態(tài),11個時期處于脫鉤不理想狀態(tài)。淮南市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)反復(fù),表明淮南作為煤炭資源型城市,其工業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系處于動態(tài)變化過程中,具體來看分為如下3個階段:

(1) 第1個階段(1991-2003年)?；茨鲜泄I(yè)化與環(huán)境壓力脫鉤狀態(tài)較為理想,僅有4個時期處于負(fù)脫鉤狀態(tài),在這個階段,工業(yè)化緩慢而穩(wěn)定發(fā)展,環(huán)境壓力波動下降。

(2) 第2個階段(2004-2014年)?；茨鲜泄I(yè)化與環(huán)境壓力處于脫鉤不理想狀態(tài),工業(yè)化發(fā)展迅猛,但是增幅卻小于環(huán)境壓力的增加,表現(xiàn)為粗放型的工業(yè)發(fā)展模式。

(3) 第3個階段(2015-2017年)?；茨鲜泄I(yè)化與環(huán)境壓力均為脫鉤狀態(tài),說明淮南市近2年在推進工業(yè)化的過程中,開始加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),堅持節(jié)能減排,重點工業(yè)企業(yè)單位綜合能耗逐漸降低,工業(yè)“三廢”的排放總量逐年下降,由工業(yè)化引起的環(huán)境壓力逐年減小。

淮南市環(huán)境壓力分量與工業(yè)化的脫鉤狀態(tài)見表5所列。

表5 淮南市工業(yè)化與環(huán)境分量脫鉤狀態(tài)

從表5可以看出,淮南市環(huán)境分量與工業(yè)化之間的脫鉤存在一定差異。其中,工業(yè)二氧化硫與工業(yè)化的脫鉤形勢最好,在研究時間跨度內(nèi)有21個時期脫鉤理想,2008年后工業(yè)二氧化硫一直處于脫鉤狀態(tài);工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣以及工業(yè)煙粉塵與工業(yè)化的脫鉤性一直表現(xiàn)為波動變化過程,脫鉤狀態(tài)不穩(wěn)定,特別是工業(yè)廢水在2017年出現(xiàn)了擴張負(fù)脫鉤,是一個危險的信號。工業(yè)廢氣在研究時間跨度前半段脫鉤狀態(tài)較好,2004年后脫鉤情況變差,工業(yè)煙粉塵的脫鉤狀態(tài)則相反,在研究時間跨度前半段脫鉤狀態(tài)較差,2004年后則開始有所改善;工業(yè)廢固的脫鉤性最差,僅有13個時期處于脫鉤狀態(tài),源于淮南市的煤炭開采主要是在露天進行,開采過程中產(chǎn)生了大量的煤矸石、粉煤灰等固體廢渣,目前,淮南市煤矸石的堆積量已經(jīng)超過3×107t,但近2年工業(yè)廢固表現(xiàn)出了強脫鉤狀態(tài),這是一個比較樂觀的信號,說明淮南市對工業(yè)廢固的產(chǎn)生或處理情況有較大改善。

2.3 工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的因果關(guān)系檢驗

平穩(wěn)性檢驗是進行Granger 因果關(guān)系檢驗的前提條件之一,數(shù)據(jù)不經(jīng)過平穩(wěn)性檢驗而直接進行Granger因果關(guān)系分析可能會出現(xiàn)偽回歸現(xiàn)象。

本文運用ADF方法對淮南市環(huán)境壓力指數(shù)(EPI)和衡量工業(yè)化水平的經(jīng)濟規(guī)模(ES)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(IS)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)(ISS)、空間結(jié)構(gòu)(SS)、就業(yè)結(jié)構(gòu)(EMS)等時間序列進行平穩(wěn)性檢驗,檢驗結(jié)果見表6所列。

表6 平穩(wěn)性檢驗結(jié)果

從表6可以看出,1990-2017年間,淮南市環(huán)境壓力指數(shù)、經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)等時間序列均為非平穩(wěn)序列,而經(jīng)過一階差分后,各序列均由非平穩(wěn)序列變?yōu)槠椒€(wěn)序列,即表現(xiàn)為一階單整序列,可進行相應(yīng)的協(xié)整分析,分析結(jié)果見表7所列。

表7 協(xié)整檢驗結(jié)果

從淮南市環(huán)境壓力與工業(yè)化指標(biāo)協(xié)整檢驗結(jié)果來看,環(huán)境壓力與衡量工業(yè)化的各項指標(biāo)存在2個協(xié)整關(guān)系。確定協(xié)整關(guān)系存在后,本文利用Granger因果關(guān)系檢驗法對淮南市工業(yè)化各項指標(biāo)與環(huán)境壓力之間的相互關(guān)系進行檢驗,結(jié)果見表8所列。

從表8可以看出,在1990-2017年間,淮南市的經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)的變動是其環(huán)境壓力變動的Granger原因,空間結(jié)構(gòu)的變動不是其環(huán)境壓力變動的Granger原因。因此,為不斷推進淮南市的工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,仍需持續(xù)對淮南市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化升級,推進工業(yè)轉(zhuǎn)型,大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

表8 Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果

3 結(jié) 論

本文分別從經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、就業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)“三廢”排放量、工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙(粉)塵排放量的角度構(gòu)建工業(yè)化與環(huán)境壓力的評價指標(biāo)體系,運用Tapio脫鉤模型判斷其1990-2017年工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài),并通過Granger因果關(guān)系檢驗工業(yè)化指標(biāo)與環(huán)境壓力是否構(gòu)成因果關(guān)系。主要得出以下結(jié)論:

(1) 1990-2017年,淮南市工業(yè)化水平呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的增長趨勢,前期發(fā)展較為緩慢,波動上升,后期增長非常明顯,處于工業(yè)化快速發(fā)展的階段,2015年因煤炭行業(yè)下滑,工業(yè)化受到較大沖擊,出現(xiàn)負(fù)增長。

(2) 環(huán)境壓力階段性特征明顯,在2005年之前,環(huán)境壓力雖時有波動,但整體呈現(xiàn)下降態(tài)勢,2005年后環(huán)境壓力呈現(xiàn)倒U型發(fā)展趨勢,2007年環(huán)境壓力急劇增長后一直保持較高數(shù)值,2015年開始逐漸下降。

(3) 淮南市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境經(jīng)歷了由脫鉤狀態(tài)到負(fù)脫鉤狀態(tài)再到脫鉤狀態(tài)的演變過程,說明近2年淮南市在推進工業(yè)化的過程中,生態(tài)環(huán)境也有所改善,具體來看工業(yè)二氧化硫脫鉤形勢最好;工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣以及工業(yè)煙粉塵的脫鉤性一直表現(xiàn)為波動變化過程,脫鉤狀態(tài)不穩(wěn)定;工業(yè)廢固的脫鉤性最差。

(4) Granger因果分析表明,淮南市的經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)部門結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)的變動是其環(huán)境壓力變動的Granger原因,推進工業(yè)轉(zhuǎn)型和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是煤炭資源型城市工業(yè)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵動力。